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涤纶POY


一工艺基础知识
1 工艺介绍
1.1 涤纶是合成纤维中的一个重要品种, 是我国聚酯纤维的商品名 称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT) 和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤 高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) ,经纺丝和后处理制成 的纤维。
(1)化纤按形态结构分类 按照化学纤维的形态结构特征, 通常

分成长丝(Continuous filament) 和短纤维(staple fibre)两大类。 长丝在化学纤维制造过程中,纺丝流体(熔体或溶液)经纺丝成形和 后加工工序后,得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。化纤 长丝可分为单丝(Monofils)、复丝(Multi-filament)、捻丝、复捻丝、 帘线丝和变形丝(Textured filament)。 单丝:长度很长的连续单根纤维。 复丝:两根或两根以上的单丝并合在一起组成的丝条。化学纤维的复 丝一般由 8~100 根以下单纤维组成。 捻丝:复丝加捻成为捻丝。 复捻丝:两根或两根以上的捻丝再合并加捻就成为复捻丝。 帘线丝:由一百多根到几百根单纤维组成,用于制造轮胎帘子布的丝 条。 变形丝:化学纤维原丝经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外

观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝称为变形丝。 (2)化学纤维命名 根据我国有关部门规定,人造纤维的短纤维一律 叫“纤”(如粘纤、富纤) ,合成纤维的短纤维一律叫“纶”(如锦纶、涤 纶) 。如果是长纤维,就在名称末尾加“丝”或“长丝”(如粘胶丝、涤纶 丝、腈纶长丝) 。 (3)化学纤维的制造可概括为以下四个工序: A 原料制备。高分子化合物的合成(聚合)或天然高分子化合物的化 学、物理处理和机械加工。 B 纺丝流体(液)的制备。纺丝熔体或纺丝溶液的制备。 C 化学纤维的纺丝成型。纤维的成型。 D 化学纤维的后加工。纤维的后处理 (4)化学纤维的后加工 纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。初生纤维虽已成 丝状,但其结构还不完善,物理机械性能较差,如伸长大、强度低、 尺寸稳定性差,沸水收缩率很高,纤维硬而脆,没有使用价值,还不 能直接用于纺织加工。为了完善纤维的结构和性能,得到性能优良的 纺织用纤维,必须经过一系列的后加工。后加工随化纤品种、纺丝方 法和产品要求而异,其中主要的工序是拉伸和热定型。

1.2 涤纶长丝的分类
1.2.1. 初生丝:未拉伸丝(常规纺丝) (UDY) 、半预取向丝(中速纺 丝) (MOY) 、预取向丝(高速纺丝) (POY) 、高取向丝(超高速纺丝) (HOY)

1.2.2. 拉伸丝:拉伸丝(低速拉伸丝) (DY) 、全拉伸丝(纺丝拉伸一 步法) (FDY) 、全取丝(纺丝一步法) (FOY) 1.2.3.变形丝:常规变形丝(TY)、拉伸变形丝(DTY)、空气变形丝 (ATY)。 1.3 POY 制 DTY 所经历的过程就是假捻 1.3.1(1)假捻变形原理: ①假捻:固定丝的两端,握住其中间加以旋转,在握持点上、下两端 的丝条捻向相反而捻数相等→整根丝捻度为零 丝条以一定速度 v 运 行,则在握持点以前的捻数为 n/v,在握持点以后,以相反捻向(n/v) 移动,因此,在握持点以后区域内的捻数为零。 ②加热和冷却: 合成纤维假捻变形必要条件~加热和冷却 高弹丝 (一 次热处理) ;低弹丝(两次热处理) *加热:加捻阶段加热→分子热运动→消除加捻扭曲而产生的扭曲应 力→加捻形变不可恢复 →丝条受热后塑性↑→刚性↓→加捻张力↓ →便于加捻 *冷却:丝条→冷却到 Tg(80℃)→假捻器→加捻后的形变已固定, 虽经解捻,但每根单丝仍保留原有的卷曲状态(膨松、有弹性) *再加热: (高弹丝)一次加热的假捻丝(弹性大,扭矩大,不经并捻 合股, 很难上机织造→ 解捻后第二次加热定型→低弹性: 残留扭矩小, 卷曲稳定,弹性降低

图 1.假捻模型

图 2.图假捻变形工艺流程及其相应的 纤维表观形态示意图 1— 预取向丝(POY) ;2—张力器;3—喂入辊; 4—第一加热器;5 —假捻器;6—传送辊;7 一第 二加热器;8—卷绕辊;9 一低弹丝;

10—卷绕筒子 (2)假捻变形工艺路线: 常规变形法:以拉伸丝为原丝的假捻变形 外拉伸变形法:以未拉伸丝或预取向丝为原丝,拉伸和假捻变形分别 在两个区域内连续进行 内拉伸变形法:以预取向丝或中取向丝为原丝,拉伸和假捻变形在同 一区域内连续进行

(1)常规变形法(2)外拉神变形法 (3)内拉伸变形法 图 3.各种假捻变形法示意图 1—原丝;2—喂入辊;3—热辊;4—拉伸辊;5—第一加热器;6—假 捻器;7—中间辊; 8—第二加热器;9—输出辊;10—变形卷装丝 (3)拉伸变形机(弹力丝机)结构及工艺流程: 弹力丝机:英国 SCRAGG(SDS600 型) 、德国 Barmag(FK6Uf-700 或 FK6Uf-900 型) 日本村田机械公司 、 (333-Ⅲ型) 法国 ARCT 、 (FTF55 型)

图 4.图 FK6Uf-900 拉伸变形机 1— 原丝筒子架;2—第一热箱;3—操作杆;4—冷却板; 5—假捻 器;6—第二拉伸辊;7—第二热箱;8—卷绕丝; 9—喂人辊; 10—断丝器;11—第三辊;12—探丝器;13 一上油辊 拉伸变形区、定型区、卷绕区 (POY 丝→原丝架→断丝器→第一喂入罗拉→第一热箱→冷却板→ 假捻器→第二拉伸辊)→(第二热箱→第三喂入罗拉)→(断丝传感 器→上油罗拉→卷绕罗拉) *原丝架:放置原丝筒子;导丝管(丝条分别导入喂入罗拉) *剪丝器: 剪断喂入丝条 (由断丝传感器给信号) 防止喂入罗拉缠辊; , 电磁铁+一对刀片 *第一喂入罗拉(喂入辊) :将丝连续不断喂入第一热箱~皮圈式、皮 辊式

*第一热箱(变形热箱) :拉伸、变形、定型;真空密封联苯蒸汽加热; 接触式加热; 双凹槽金属板/热箱;两根丝条/热箱;清除油剂(1 次) /2~3 周 冷却板:将丝冷到 80℃→固定变形 →调节假捻张力 →控制丝条假捻温度→变形均匀 →赋予丝条进假捻器丝的刚度→粘数传递好 金属板空气冷却;600m/min~1.5m 板长 *摩擦假捻器:加捻和解捻→假捻 ——叠盘式摩擦假捻器:

图5.摩擦盘式假捻器 1—丝条2—摩擦圆盘;3—导丝管 摩擦盘:软盘(聚氨酯盘)~摩擦系数高、表面柔软、对丝条损伤小、

“雪花少” 但使用寿命短;加工低纤度变形丝 硬盘(全陶瓷盘、金刚砂盘、喷涂陶瓷盘)~与软盘相反 ——皮圈式假捻器: ——磁性转子式假捻器: *第二拉伸辊:拉伸(它与第一喂入罗拉间的速度差) 第二热箱(定型热箱):直接电加热(SDS)或密闭的导生蒸汽(联 苯)加热(FK);非接触式热管;热定型→卷曲内应力↓→热收缩率 ↓→卷曲稳定 第三喂入罗拉:它与第二拉伸辊间的速度差控制第二热箱中丝条的张 力 断丝传感器:发出丝条断头信号给剪丝器动作;非接触电容传感器 上油罗拉:油轮上油,三油轮转速0~40r/min 卷绕罗拉:使丝条卷绕成双锥形筒子;摩擦辊+摇架(筒子座)、横动 导丝器+筒管 (3)工艺控制: ①摩擦盘: *材质: ——硬质盘:全陶瓷(K)盘——雪花较少、全刚砂盘(D74、D70) 、 等离子喷涂陶瓷盘:使用寿命长,但打滑系数大,对丝条损伤大,雪 花多 ——软质盘:聚氨酯(PU)盘——雪花极少;与硬质盘相反,假捻效 果最好,强伸度高

*组装: ——三轴叠盘式假捻器:摩擦盘组合数 A—B—C(A、C 盘均为金属 光盘) A:起导丝作用的盘数;B:实际工作盘数;C:消除紧点盘数 ——加工范围: 0—9—0:适宜加工POY线密度220~280dtex 0—8—1:适宜加工POY线密度135~220dtex 0—7—1:适宜加工POY线密度83~135dtex 0—6—1:适宜加工POY线密度50~83dtex 0—6—0:适宜加工POY线密度50~83dtex ②变形加工速度:500~700m/min(叠盘摩擦式:500~580m/min;皮 圈摩擦式:550~650m/min) 速度↑→丝条假捻张力↑→丝条与摩擦盘接触压力↑→丝盘间滑移↓ →弹力丝卷曲率(KE)和卷曲稳定性(KB)↑速度↑↑→假捻张力↑ →DTY毛丝↑ 速度↓↓→生产量↓ ③变形温度和定型温度: A:变形温度:第一加热箱温度;接触式加热;180~225℃;密闭的导 生蒸汽 (联苯) 加热 变形温度↑→变形阻力↓→假捻张力↓→纤维变 形充分→蓬松性↑→>225℃→变形温度接近软化点→纤维塑性太强 →变形差→卷缩率↓ →强度↓、韧性↓、粘并丝↑ B:定型温度:第二加热箱温度;非接触式空气加热;第一加热箱温 度-(15~30)℃;丝条→第一热箱→第二拉伸辊→高弹丝→由于涤纶

大分子刚性大,变形时的纤维内应力加大→高弹丝尺寸稳定性↓→使 用中弹性逐渐↓→第二热箱(松弛热定型)→纤维内应力↓→部分高 能链段解取向→纤维结构稳定↑→低弹丝(卷缩率15~25%) 定型温度↑↑→DTY卷缩率↓↓ →纤维大分子解取向→强度↓、伸长 ↑ 定型温度↓↓→不能起到松弛内应力的作用 ④加热时间和冷却时间: A: 加热时间: 0.4~0.6s (第一热箱: 0.2~0.5s; 第二热箱: ≥0.15s) ——由加热器长度和丝速调节 加热时间↑→毛丝、 断头↑、 纤维发黄 加热时间↓→变形和热定型效果差 B:冷却时间:≥0.1s——由冷却区长度和丝速调节(保证冷却到 Tg(80℃)以下) 冷却时间↓→丝条能不到80℃以下 冷却时间↑→需 降低生产速度或增加冷却区长度→生产效率↓或厂房层高增加 ⑤拉伸倍数:第二拉伸辊线速度/第一喂入罗拉线速度 POY的应力-应变曲线求出的最大拉伸比的(0.7~0.75)倍 拉伸倍数↓↓→假捻张力↓(主要是解捻张力↓)→拉伸变形体系不 稳定→丝条在假捻器下方捻度不能全部消除→纤维粘在一起形成紧点 →膨松性↓ 拉伸倍数↑↑→假捻张力↑ (主要是解捻张力↑) →丝条 在假捻器下方松散→毛丝和断头↑ ⑥D/Y比: *定义:摩擦盘(假捻器)的表面线速度/丝条离开摩擦盘 (假捻器)速度 *影响: D/Y↑→DTY丝假捻度↑→低弹丝卷缩率↑、 卷曲模量↑→随D/Y ↑↑纤维打滑→低弹丝卷缩率、卷曲模量不再改变 D/Y↑↑→握持力

↓→打滑→紧点、毛丝 D/Y↓↓→假捻张力↓→假捻效果差 *选择: ——理论上:假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1→确定 D/Y;

——工艺上:假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1.05~1.3→确定 D/Y (要防止摩擦盘间的丝条呈松散状态, 以及摩擦盘与丝条之间的打滑, 造成假捻数不匀,并防止 DTY 产生紧点) ;最理想工作区(图中两条 直线交点之前:解捻张力/加捻张力=1.05~1.3) ,最佳 D/Y=2.2 ——大 小:全陶瓷盘 1.9~2.1;全刚砂盘 2.1~2.3;等离子喷涂陶瓷盘 1.8~ 2.0; 聚氨酯盘(PU)1.8~2.1; ⑦假捻张力: 假捻张力比=解捻张力/加捻张力稍>1(否则摩擦盘间 丝条松弛→摩擦盘与丝条间打滑→假捻度不匀→DTY 紧点→染色袜 筒上出现条纹丝)假捻张力比↑↑→丝条在假捻器下方松散→毛丝和

断头↑ 假捻张力比↓↓→捻度在假捻器下方不能完全消除→单丝粘 在一起形成紧点→蓬松↓ 假捻张力↓↓→接触不良→假捻数↓↓→卷曲性能差 假捻张力↑↑ →毛丝和断头↑ 假捻张力调节:拉伸比 R、丝的速度、D/Y 比(摩擦 盘的圆周线速度/丝条通过摩擦盘速度) 最佳假捻张力 纤度 张力 加捻张力 T1 解捻张力 T2 T1/T2 ⑧假捻度:影响卷曲效果 定义:假捻器计算转速 r/min 与假捻机中输出辊表面线速度 m/min 之 比 影响:假捻度↑→单丝形成的螺旋线圈和轴向夹角↑→卷曲频率↑、 弹性回复率↑ →假捻受热↑→分子部分解取向→强度↓ 假捻度↑↑ →变形丝圈太紧→皱缩→捻度不匀、 膨松性↓ 假捻度↓↓→变形丝没 有充分扭曲圈紧→皱缩→膨松性↓→弹性↓ 1.05~1.20 1.10~1.25 1.10~1.30 (dtex) 82.5 ( cN) 25~30 28~37 45~58 48~68 50~60 53~75 148.5 167

大小: 纤度↓ (丝条越细) →假捻度↑ T: 假捻度 (捻/m) ;

α:捻度系数(0.85~1.0) D:补充拉伸后的纤度(dtex) ⑨超喂率:影响纤维强伸度、卷曲率 定义:牵伸罗拉(第二罗拉)的圆周线速度/喂入罗拉线速度;以牵 伸罗拉(第二罗拉)的圆周线速度为中心计算超喂率 第一超喂率: 第二罗拉圆周线速度/第一罗拉圆周线速度——拉伸倍数 (+) 第二超喂率: 第三罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——稳定超喂 率(-) 卷绕超喂率: 卷绕罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——卷绕超喂 率(-) 影响:第一超喂率↑→拉伸倍数 第二超喂率绝对值↑→丝条在第二热箱中补充热定型充分→纤维内应 力消除完全→卷曲稳定性↑ 卷绕超喂率:决定卷装成形好坏 大小:FK6UF 型 DTY 机纺制 167dtex/30f 低弹丝:第一超喂率+1.66 倍;第二超喂率-8.5%;卷绕超喂率-7.4% ⑩拉伸变形机上输送辊 ——皮辊式罗拉:金属罗拉+覆有橡胶的夹 持罗拉 耐磨, 当表面磨出凹槽后打磨后可继续使用; 握持力不够时可 在罗拉上将时多绕几圈 ——皮圈式罗拉:主动罗拉+皮圈+皮圈架
11 ○车间空调: ——范围:夏季 28±3℃,RH70±5%;冬季 22±3℃,

RH70±5% ——影响:温度偏高→丝条在第一加热箱后进入加捻器时

冷却差→变形加工中生产出 L 丝(染色浅丝) 、D 丝(染色深丝) 、F 丝(染色不均匀丝) 丝(染色不均匀丝) 湿度偏低→丝束蓬松 、K 1.4 化学纤维质量指标及其检测方法 1.4.1 纤度(线密度、细度) (1) .定义:纤维粗细程度 (2) .表示法: a 公制支数 Nm:1 克重的纤维所具有的长度米数;Nm↑→纤维越细 b 旦 D:9000 米长的纤维所具有的重量克数;D↑→纤维越粗 c 特 Tex:1000 米长的纤维所具有的重量克数;D↑→纤维越粗


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